化工原理-气体吸收作业(含答案)..
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气体吸收
1.向盛有一定量水的鼓泡吸收器中通入纯的CO 2气体，经充分接触后，测得水中的CO 2平衡浓度为
2.875×10－2
kmol/m 3
，鼓泡器内总压为101.3kPa ，水温30℃，溶液密度为1000 kg/m 3
。试求亨利系数E 、溶解度系数H 及相平衡常数m 。 解：
查得u30℃，水的kPa 2.4=s p kPa 1.972.43.101*=-=-=s A
p p p
稀溶液：3kmol/m 56.5518
1000
==
≈
S
M c ρ
42
1017.556
.5510875.2--⨯=⨯==c c x A kPa 10876.110
17.51.975
4*⨯=⨯==-x p E A )m kmol/(kPa 1096.21
.9710875.2342
*⋅⨯=⨯==
--A
A p c H
18543
.10110876.15
=⨯=
=p E m 2．在总压101.3kPa ，温度30℃的条件下, SO 2摩尔分率为0.3的混合气体与SO 2摩尔分率为0.01的水
溶液相接触，试问：
（1） 从液相分析SO 2的传质方向；
（2） 从气相分析，其他条件不变，温度降到0℃时SO 2的传质方向；
（3） 其他条件不变，从气相分析，总压提高到202.6kPa 时SO 2的传质方向，并计算以液相摩尔分率差及气相摩尔率差表示的传质推动力。
解：(1)查得在总压101.3kPa ，温度30℃条件下SO 2在水中的亨利系数E =4850kPa 所以 ==
p E m =3
.1014850 47.88 从液相分析
00627.088
.473.0*===
m y x < x =0.01 故SO 2必然从液相转移到气相，进行解吸过程。
（2）查得在总压101.3kPa ，温度0℃的条件下，SO 2在水中的亨利系数E =1670kPa
==
p E m 3
.1011670 =16.49 从气相分析
y *=mx=16.49×0.01=0.16 故SO 2必然从气相转移到液相，进行吸收过程。 （3）在总压202.6kPa ，温度30℃条件下，SO 2在水中的亨利系数E =4850kPa == p E m 6 .2024850 =23.94 从气相分析 y *=mx=23.94×0.01=0.24 故SO 2必然从气相转移到液相，进行吸收过程。 0125.094 .233.0*=== m y x 以液相摩尔分数表示的吸收推动力为: ∆x=x *－x =0.0125－0.01=0.0025 以气相摩尔分数表示的吸收推动力为: ∆y= y － y *=0.3－0.24=0.06 3．在总压为100kPa 、温度为30℃时，用清水吸收混合气体中的氨，气相传质系数G k =3.84×10-6 kmol/（m 2·s ·kPa ），液相传质系数L k =1.83×10-4 m/s ，假设此操作条件下的平衡关系服从亨利定律，测得液相溶质摩尔分率为0.05，其气相平衡分压为6.7kPa 。求当塔内某截面上气、液组成分别为y=0.05， x=0.01时 （1） 以（*A A p p -）、（A * A c c -）表示的传质总推动力及相应的传质速率、总传质系数； （2） 分析该过程的控制因素。 解：（1）根据亨利定律kPa 13405 07 6A == =..x p E * 相平衡常数34.1100 134 === p E m 溶解度常数4146.018 1341000 s s =⨯= = EM H ρ 以气相分压差（* A A p p -）表示总推动力时： * A A p p -=100×0.05-134×0.01=3.66kPa G L G 111k Hk K +==273597260417131801086.31 1083.14146.016 4=+=⨯+⨯⨯-- 6G 1066.3-⨯=K kmol/（m 2·s ·kPa ） )(* A A G A p p K N -==3.66×10-6×3.66=1.34×10-5 kmol/（m 2·s ） 以（A * A c c -）表示的传质总推动力时： 56.01000 /1899.001 .0A =⨯= c kmol/m 3 A *A c c -=0.4146×100×0.05－0.56=1.513 kmol/m 3 m/s 108.84146 .01066.366G L --⨯=⨯==H K K )(A * A L A c c K N -==8.8×10-6×1.513=1.3314×10-5 kmol/（m 2·s ） （2）与（* A A p p -）表示的传质总推动力相应的传质阻力为273597（m 2·s ·kPa ）/ kmol ； 其中气相阻力为 131801 G =k m 2·s ·kPa/ kmol ； 液相阻力 2604171 L =Hk m 2·s ·kPa/ kmol ； 气相阻力占总阻力的百分数为 %2.95%100273597 260417 =⨯。 故该传质过程为气膜控制过程。 4 ．若吸收系统服从亨利定律或平衡关系在计算范围为直线，界面上气液两相平衡，推导出K L 与k L 、k G 的关系。 解：因吸收系统服从亨利定律或平衡关系在计算范围为直线 A A Hp c =＊ 界面上气液两相平衡 i Hp c A Ai =的关系式 由 )(A * A L A c c K N -=得